EP3277955A1 - Füllvorrichtung - Google Patents

Füllvorrichtung

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EP3277955A1
EP3277955A1 EP16720988.1A EP16720988A EP3277955A1 EP 3277955 A1 EP3277955 A1 EP 3277955A1 EP 16720988 A EP16720988 A EP 16720988A EP 3277955 A1 EP3277955 A1 EP 3277955A1
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EP
European Patent Office
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filling
openings
piston
pump
filled
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EP16720988.1A
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Karl ENZENHOFER
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Geolyth Mineral Technologie GmbH
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Geolyth Mineral Technologie GmbH
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    • F04B2201/02—Piston parameters
    • F04B2201/0209—Duration of piston stroke

Definitions

  • the invention relates to a method and a filling device for filling foams having a high percentage of pores, in particular mineral foams in cavities, in particular in cavities of building materials or components, in particular building blocks.
  • filling devices for filling cavities with foams are known, and in the prior art, piston dispensers or piston pumps are usually used for this purpose.
  • piston dispensers or piston pumps are usually used for this purpose.
  • screw conveyors have been used, but these appear to have a negative influence on the foam stability of foams with high pore content.
  • Each piston dispenser or each piston pump has a container for receiving foam material and a filling element for introducing the foam material into a cavity, a piston cylinder for conveying the foam material from the container to the filling element and a valve element, with the optional communication between the container and the piston cylinder and the piston cylinder and the filling element can be produced on.
  • Each piston dispenser or piston pump is therefore known to be suitable for filling cavities with foam material.
  • EP 0038552 AI shows a filling plant for filling molds with foam material for the production of bricks.
  • the foam material is introduced into the mold with a piston dispenser as described above.
  • the disadvantage is that the device can not be flexibly adapted to different shapes or cavities to be filled, and any expansion of the foam material is not taken into account.
  • GB 2045344 A shows a filling plant for filling cavities with foam material with one as described above Piston pump.
  • the disadvantage is that the device can not be flexibly adapted to different shapes or cavities to be filled, and any expansion of the foam material is not taken into account.
  • DE 202014100309 U1 shows a device for filling bricks with a plurality of previously described piston dispensers or piston pumps.
  • the disadvantage in turn, that the device can not be quickly adapted flexibly to different bricks or cavities to be filled, and any expansion of the foam material is not taken into account.
  • This device is thus suitable only for dimensionally stable foams.
  • the known devices have the disadvantage that they can not be adapted or not quickly adapted to different components to be filled, which have a different number of cavities or cavities with different volumes.
  • DE 202014100309 U1 it is stated that the number of valve elements, cylinder pistons and hoses of the device are chosen as a function of the hollow brick to be filled, which is a separate type of hollow brick to be filled Filling plant required, or requires a complex conversion of the existing system.
  • the object underlying the invention is to provide a device which allows an accurate, economical and gentle filling of rapidly curing foams with a high percentage of pores.
  • the device should also be easy to clean quickly and thoroughly from the curing foam.
  • the system should also be able to be adapted with little effort to different cavities to be filled of different building materials.
  • a filling system comprising a container which is at least partially filled with foam and having a plurality of openings, wherein the openings lead via lines to a filling element having a plurality of filler neck to design such that each between the openings of the Container and the filling element extending line having a pump in the form of a piston, rotary piston, gear, sine or peristaltic pump, wherein in the case of piston pumps, the open ends of the piston cylinder via a common translationally movable point element in successive steps with either the container and can be connected to the filling element, wherein each piston, rotary piston, gear, sine or peristaltic pump can be controlled independently of the other, so that the parameters of each pump are adapted to each cavity to be filled or other conditions.
  • the switch element is a plate which has two openings per piston cylinder, wherein the piston cylinder is followed by a v-shaped or Y-shaped pipe section, the first leg of a connection to the container and the second leg allows a connection to the outlet end, wherein in a first position of the Plate the first opening of the plate releases the path over the first leg to a conduit in the container and in a second position, the second opening of the plate releases the path via the second leg of the pipe section in a line to the filling element.
  • the switch element is a plate which has two openings per piston cylinder, wherein the piston cylinder is followed by a v-shaped or Y-shaped pipe section, the first leg of a connection to the container and the second leg allows a connection to the outlet end, wherein in a first position of the Plate the first opening of the plate releases the path over the first leg to a conduit in the container and in a second position, the second opening of the plate releases the path via the second leg of the pipe section in a line to the filling
  • a stirring element is mounted in the foam container, which keeps the foam in motion and ensures a uniform distribution of the foam at the bottom of the container.
  • Rotary pumps or gear pumps used. These pumps are characterized by the fact that the pumped volume in the pump is not compressed and the pumps have a small size.
  • peristaltic pumps are used instead of the cylinder piston for foam transport. These pumps are characterized by the fact that the mechanical moving components of the peristaltic pump do not come into contact with the foam to be delivered.
  • the rotary lobe pump, sine, gear pump and peristaltic pump have the advantage that, in contrast to cylinder piston pump, they can convey continuously, so that the downtime between the filling of the cavities of successive building materials such as bricks is significantly lower.
  • the speed (speed) of the individual pumps can be controlled in order to be able to set the delivered volume per unit time per pump, so that the filling process for all cavities to be filled is terminated at the same time.
  • all pumps are shut off at the same time and the outlet end is preferably closed.
  • the method according to the invention also particularly preferably comprises a control or regulation of the cylinder pistons or the pumps, which is based on the material composition and properties of the foam, in particular density and pore size and / or
  • Ambient conditions such as temperature, air pressure, humidity, the parameters of the cylinder piston, ie stroke and speed or the speed of the rotary piston, gear or hose pump controls or regulates.
  • the filling quantity or the filling level of the foam in the cavities is detected and the cylinder piston or pump parameters are regulated in dependence thereon.
  • the detection of the filling quantity or the level can already be carried out continuously during the filling or done after completion of filling.
  • the filling quantity or the level in building materials with a plurality of cavities for each cavity is detected individually and controlled the respective cavity associated piston-cylinder unit or pump in response thereto.
  • the filling quantity or the level is preferably detected after completion of expansion, so that exactly the required amount of foam can be introduced, which leads to a minimum consumption of the foam material.
  • the building materials in the form of prefabricated elements such as building blocks, in particular hollow bricks, which are transported on an assembly line to representational plant.
  • the filling unit which receives the outlet ends of the system according to the invention, attached to the arm of an industrial robot, wherein particularly preferably the filling unit is moved during the filling process with the conveyor belt, so that the building materials can be transported on the conveyor belt at a constant speed.
  • the filling unit is moved during the filling process with the conveyor belt, so that the building materials can be transported on the conveyor belt at a constant speed.
  • the position of the building materials is detected by sensors on the conveyor belt, so that the robot can control these accurately.
  • the plant according to the invention can be compared to the state of
  • Foams with a high particle content of at least 50% In particular, at least 70% are used, since the foam structure is maintained and expansion of the foam with a high percentage of pores is unproblematic by the measures according to the invention.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an exemplary system according to the invention in view from the side and from above.
  • Fig. 2 show a schematic representation of two exemplary switch elements according to the invention in two different positions.
  • FIGS. 3 a and 3 b show a schematic illustration of a further example according to the invention
  • FIGS. 4a and 4b show schematic illustrations of exemplary systems according to the invention with a rotary piston pump in a side view.
  • the plant shown in Fig. 1 has eight piston cylinder 1, which are connected with their open ends to a switch element 2.
  • the switch element 2 is in the form of an elongate plate, which is translationally displaceable between two positions. In the first position, the switch element 2 releases a connection from the open end of the piston cylinder 1 to the container 3. In the second position, the switch element 2 releases a connection from the open end of the piston cylinder 1 to the filling element 4.
  • Each piston cylinder is driven by a servo motor 5, wherein the stroke and / or the lifting speed of the
  • Piston cylinder 1 is controlled or regulated via the servo motor 5.
  • a stirring element 3.1 is arranged, which keeps the foam in motion and this evenly to the
  • the piston cylinder 1 is preferably not directly with its open end on the switch element 2, but via a funnel-shaped or Y-shaped intermediate piece 2.1, which has a circular opening on the piston cylinder 1 side facing and at the openings 2.2 of the switch element 2 side facing an oval opening, or has two circular openings.
  • the container line 2.3 extends from the switch element 2 to the container 3 and the outlet 2.4 from the switch element 2 to the filling element 4.
  • the switch element 2 may preferably, when it is decoupled from the drive 2.5, moved out of the device become.
  • the piston cylinders 1, preferably together with the intermediate pieces 2.1 can be moved away from the tank line 2.3 and the outlet line 2.4 in order to make both the piston cylinders 1 and the lines accessible for thorough cleaning or maintenance.
  • Quick-release system in particular tensioning lever, to which the lines 2.3, 2.4 receiving system component to be connected.
  • hose 6 Between the outlet conduit 2.4 and the filling element 4 is preferably a hose 6, which allows a relative movement of the filling member 4 relative to the previously described plant parts.
  • the filling element 4 has a carrier 4.1, to which the outlet ends connected to the hoses 6, which are preferably designed in the form of filler neck 4.2, are fixed in an arrangement corresponding to the cavities 7.1 of the building block 7.
  • the filling 4.2 can preferably before the beginning of Filling automated in the cavities 7.1 are introduced and moved out during filling of these.
  • the filling nozzles 4.2 are closed by a closure element 4.3, for example in the form of one or more slides.
  • the arrangement of the filler neck 4.2 in the carrier 4.1 can be changed depending on the building block 7 to be filled.
  • the support 4.1 including filler 4.2 can be exchanged, so that for each form of the system of the invention to be filled blocks 7, the corresponding filler neck assembly can be used.
  • the hoses 6 are preferably fastened to the filler neck 4.2 with a quick-release system, such as, in particular, tensioning levers, in order to enable a rapid changeover between the batches of different building blocks 7.
  • the number of piston cylinders 1 corresponds to the number of cavities 7.1 which the block to be filled with the most cavities 7.1 has.
  • the filling element 4 switching elements such as in particular 3-way valves have to allow the connection of a hose 6 to different filler 4.2.
  • the 3-way valve can also be used advantageously as a closure element 4.3, so that individual filler 4.2 can remain locked while the other fill a block 7.
  • all closure elements 4.3 are opened, or other closure elements 4.3 locked.
  • the piston cylinder 1 associated with the respective closed line stops for the duration of the filling process. The advantage of this is that the piston cylinder 1 stand still only for a filling, whereby a long residence of the foam material in the line is omitted.
  • the filling element 4 is carried by a robot, preferably an industrial robot 8.
  • the blocks 7 are preferably transported by the conveyor belt 9 relative to the filling system.
  • the conveyor belt 9 or a plate arranged on the conveyor belt under the module 7 closes the underlying openings of the cavities 7.1.
  • the plate, not shown, is necessary when the module 7 (including plate) is removed from the conveyor belt 9, before the foam is sufficiently cured so as not to flow out of the cavities 7.1.
  • a block 7 can be filled with the system according to the invention any cavities exhibiting building material, or any cavities exhibiting component, such as building board, precast or pipe shells.
  • the system according to the invention can also be advantageously used to fill molds or formwork, in particular complex molds which require filling at several points or from several sides, or in the case that several molds are to be filled simultaneously.
  • the mineral foam forms, if the mold is removed after sufficient curing of the foam, even the building material or the component. Preference may in the form or in the cavity 7.1 in turn building materials, or any elements, such as pipes, hoses or reinforcements may be appropriate, which are enclosed by the mineral foam and fixed in position to each other or to the cavity 7.1.
  • FIGS. 2a and 2b an exemplary switch element 2 is shown, which is designed as an elongate plate with two parallel staggered rows of opening 2.2. Due to the staggered arrangement of the openings 2.2 is always only a series of opening 2.2 in congruent position with the tank lines 2.3 or the outlet 2.4. In the the first end position as shown in Fig. 2a, connects the switch element 2, the intermediate pieces 1.1 and the piston cylinder
  • FIGS. 2a and 2b The position of the opening of an intermediate piece 1.1 is shown in FIGS. 2a and 2b with a dotted line.
  • FIGS. 2c and 2d show a switch element 2 with a different hole pattern, in which four piston cylinders 1 are sucked out of the container 3, while the other four piston cylinders 1 are conveyed into the outlet line 2.4.
  • an arbitrary circuit can be achieved via a suitable hole pattern and corresponding control of the piston cylinder 1, so the system can be easily replaced by the switch element
  • FIGS. 3a and 3b an alternative embodiment of the switch element 2 is shown in which only one row of openings 2.2 is required, which however presupposes that the openings of the container lines 2.3 and the outlet lines 2.4 lie in a line and preferably have the same diameter ,
  • a 90 ° arc from the reservoir 3 may be provided for trained as a translational slide switch element 2 and another 90 ° arc from the switch element 2 to the filler neck 2.4.
  • the rotary pump 10 is connected at its inlet end to the bottom of the container 3 and at the outlet end of the rotary pump 10, the hose 6 is fixed.
  • Pro to be filled cavity 7.1 is advantageous at least one rotary lobe pump 10 is present, these at different

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Abstract

Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen von Hohlräumen (7.1) umfassend einen Behälter (3), welcher mehrere Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen über Leitungen (6) zu einem Füllelement (4) führen, welches mehrere Füllstutzen (4.2) aufweist. Jede zwischen den Öffnungen des Behälters (3) und dem Füllelement (4) verlaufende Leitung (6) weist eine Pumpe (1) auf, wobei jede Pumpe (1) unabhängig von den anderen ansteuerbar ist.

Description

Füllvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Füllvorrichtung für das Füllen von Schäumen mit hohem Porenanteil insbesondere Mineralschäumen in Hohlräume, insbesondere in Hohlräume von Baustoffen beziehungsweise Bauelementen wie insbesondere Bausteinen .
Nach dem Stand der Technik sind Füllvorrichtungen zum Befüllen von Hohlräumen mit Schäumen bekannt, wobei nach dem Stand der Technik zumeist Kolbendosierer oder Kolbenpumpen für diesen Zweck Anwendung finden. Daneben wurden auch Schneckenförderer eingesetzt, welche jedoch einen negativen Einfluss auf die Schaumstabilität von Schäumen mit hohem Porenanteil zu haben scheinen .
Jeder Kolbendosierer bzw. jede Kolbenpumpen weist einen Behälter zur Aufnahme von Schaummaterial sowie ein Füllelement zum Einführen des Schaumaterials in einen Hohlraum, einen Kolbenzylinder zum Fördern des Schaummaterials vom Behälter zum Füllelement und ein Ventilelement, mit dem wahlweise eine Kommunikation zwischen dem Behälter und dem Kolbenzylinder sowie dem Kolbenzylinder und dem Füllelement herstellbar ist, auf.
Jeder Kolbendosierer bzw. jede Kolbenpumpe ist daher bekanntermaßen zum Befüllen von Hohlräumen mit Schaummaterial geeignet .
Die EP 0038552 AI zeigt eine Füllanlage zum Füllen von Formen mit Schaummaterial zur Herstellung von Mauersteinen. Das Schaummaterial wird mit einem wie zuvor beschriebenen Kolbendosierer in die Form eingebracht. Nachteilig ist, dass die Vorrichtung nicht flexibel an unterschiedliche zu befüllende Formen oder Hohlräume angepasst werden kann, sowie eine eventuelle Expansion des Schaummaterials nicht berücksichtigt ist .
Die GB 2045344 A zeigt eine Füllanlage zum Füllen von Hohlräumen mit Schaummaterial mit einer wie zuvor beschriebenen Kolbenpumpe. Nachteilig ist, dass die Vorrichtung nicht flexibel an unterschiedliche zu befüllende Formen oder Hohlräume angepasst werden kann, sowie eine eventuelle Expansion des Schaummaterials nicht berücksichtigt ist.
Die DE 202014100309 Ul zeigt eine Vorrichtung zum Füllen von Mauersteinen mit mehreren zuvor beschriebenen Kolbendosierern bzw. Kolbenpumpen. Nachteilig ist wiederum, dass die Vorrichtung nicht rasch flexibel an unterschiedliche zu befüllende Mauersteine oder Hohlräume angepasst werden kann, sowie eine eventuelle Expansion des Schaummaterials nicht berücksichtigt ist. Diese Vorrichtung ist somit nur für formstabile Schäume geeignet .
Es wurde jedoch festgestellt, dass bei besonders empfindlichen Schäumen, wie insbesondere bei sehr rasche aushärtenden Mineralschäumen mit hohem Porenanteil, die nach dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weniger geeignet sind. Solche Schäume mit hohem Porenanteil sind vorteilhaft, da der Wärmedämmwert des Mineralschaumes mit steigendem Porenanteil zunimmt. Insbesondere wurde festgestellt, dass die Schäume mit hohem Porenanteil beim Austrag mit Kolbenzylindern etwas komprimiert werden, wodurch sich die Poren des Schaums danach wieder ausdehnen, was zu einer Erhöhung des Schaumvolumens führt. Ist am Kolbenzylinder ein Schlauch angeschlossen, welcher bis zum zu befüllenden Hohlraum führt, kommt es nach Ende des Füllvorgangs dazu, dass sich der im Schlauch befindliche Schaum ausdehnt und so Schaum aus dem Schlauch gedrückt wird. Zudem haben die bekannten Vorrichtungen den Nachteil, dass diese nicht oder nicht rasch auf unterschiedliche zu befüllende Bauelemente angepasst werden können, welche eine unterschiedliche Anzahl von Hohlräumen oder Hohlräume mit unterschiedlichem Volumen aufweisen. In der DE 202014100309 Ul ist dazu angeführt, dass die Anzahl der Ventilelemente, Zylinderkolben und Schläuche der Vorrichtung in Abhängigkeit des zu füllenden Hohlziegels gewählt werden, was je zu füllender Art von Hohlziegel eine eigene Füllanlage erforderlich macht, oder ein aufwändiges Umrüsten der bestehenden Anlage erfordert.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen, welche eine exakte, sparsame und schonende Abfüllung von rasch aushärtenden Schäumen mit hohem Porenanteil ermöglicht. Die Vorrichtung soll zudem leicht, schnell und gründlich vom aushärtenden Schaum zu reinigen sein. Die Anlage soll zudem mit wenig Aufwand an unterschiedliche zu befüllende Hohlräume von unterschiedlichen Baustoffen angepasst werden können.
Für das Lösen der Aufgabe wird vorgeschlagen, einen Füllanlage umfassend einen Behälter, welcher zumindest teilweise mit Schaum gefüllt ist und mehrere Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen über Leitungen zu einem Füllelement führen, welches mehrere Füllstutzen aufweist, derart auszugestalten, dass jede zwischen den Öffnungen des Behälters und dem Füllelement verlaufende Leitung eine Pumpe in Form einer Kolben-, Drehkolben-, Zahnrad-, Sinus- oder Schlauchpumpe aufweist, wobei im Fall von Kolbenpumpen die offenen Enden der Kolbenzylinder über ein gemeinsames translatorisch verschiebbares Weichenelement in zeitlich aufeinanderfolgenden Schritten entweder mit dem Behälter und mit dem Füllelement verbindbar sind, wobei jede Kolben-, Drehkolben-, Zahnrad-, Sinus- oder Schlauchpumpe unabhängig von den anderen ansteuerbar ist, sodass die Parameter jeder einzelnen Pumpe an den jeweils zu füllenden Hohlraum oder sonstige Bedingungen anpassbar sind.
Für das Lösen der Aufgabe wird weiters vorgeschlagen, dass Auslassende der Füllvorrichtung verschließbar zu machen.
Für das Lösen der Aufgabe wird weiters vorgeschlagen, die Komponenten der Füllanlage rasch demontieren zu können, indem das wahlweise Verbinden der Kolbenzylinder mit dem Behälter und dem Materialauslass über ein gemeinsames Weichenelement erfolgt, welches bei Bedarf aus der Vorrichtung entnommen werden kann. Bevorzugt ist das Weichenelement eine Platte, welche pro Kolbenzylinder zwei Öffnungen aufweist, wobei am Kolbenzylinder ein v- oder Y-Förmiges Rohrstück anschließt, dessen erster Schenkel eine Verbindung zum Behälter und dessen zweiter Schenkel eine Verbindung zum Auslassende ermöglicht, wobei in einer ersten Stellung der Platte die erste Öffnung der Platte den Weg über den ersten Schenkel zu einer Leitung in den Behälter freigibt und in einer zweiten Stellung die zweite Öffnung der Platte den Weg über den zweiten Schenkel des Rohrstücks in eine Leitung zum Füllelement freigibt. Vorteilhaft daran ist, dass die Vorrichtung keine rotierenden Ventil- Elemente aufweist, welche in der Regel schwierig zu demontieren bzw. zu reinigen sind.
Bevorzugt ist im Schaumbehälter ein Rührelement angebracht, welches den Schaum in Bewegung hält und eine gleichmäßige Verteilung des Schaums am Boden des Behälters gewährleistet.
Für das erfindungsgemäße Verfahren zum exakten Füllen von Hohlräumen mit Schaummaterial mit hohem Porenanteil wird vorgeschlagen, dass für jeden zu füllenden Hohlraum ein Kolbenzylinder vorhanden ist, welcher durch einen Servomotor angetrieben wird und dessen Hubvolumen und Geschwindigkeit über den Servomotor gesteuert wird, dass für alle Kolbenzylinder ein gemeinsames Weichenelement vorhanden ist, durch welches die Kolbenzylinder wahlweise mit dem Behälter des Schaummaterials oder dem Auslassende, an welchem das Schaummaterial in die Hohlräume gefüllt wird, verbunden werden, wobei je ein Kolbenzlinder über eine Förderleitung in einen Hohlraum fördert und das Auslassende der Förderleitungen gemeinsam durch ein Absperrelement verschlossen werden, wobei das Hubvolumen und die Geschwindigkeit der Kolbenzylinder derart eingestellt wird, dass alle Hohlräume unabhängig von ihrem Volumen in der selben Zeit gefüllt werden und nach erfolgter Füllung das Absperrelement alle Auslassenden simultan verschließt und das gemeinsame Weichenelement alle Kolbenzylinder simultan vom Auslassende trennt und mit dem Schaumbehälter verbindet. In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung werden anstelle der Zylinderkolben zur Schaumbeförderung
Drehkolbenpumpen oder eine Zahnradpumpen verwendet. Diese Pumpen zeichnen sich dadurch aus, dass das geförderte Volumen in der Pumpe nicht komprimiert wird und die Pumpen eine kleine Baugröße aufweisen .
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung werden anstelle der Zylinderkolben zur Schaumbeförderung Sinuspumpen verwendet, diese eignen sich zur besonders schonenden, pulsationsarmen Förderung von Schäumen mit großen, stückigen Anteilen und auch mit scherempfindlichen Inhaltsstoffen.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung werden anstelle der Zylinderkolben zur Schaumbeförderung Schlauchpumpen verwendet. Diese Pumpen zeichnen sich dadurch aus, dass die mechanischen beweglichen Komponenten der Schlauchpumpe nicht mit dem zu fördernden Schaum in Berührung kommen.
Die Drehkolbenpumpe, Sinus-, Zahnradpumpe und Schlauchpumpe haben den Vorteil, dass diese im Gegensatz zu Zylinderkolbenpumpe, kontinuierlich fördern können, sodass die Stillstandzeit zwischen der Füllung der Hohlräume von aufeinanderfolgenden Baustoffen wie Mauersteinen deutlich geringer ausfällt.
Erfindungsgemäß kann die Geschwindigkeit (Drehzahl) der einzelnen Pumpen gesteuert werden, um das geförderte Volumen pro Zeiteinheit je Pumpe einstellen zu können, sodass der Füllvorgang für alle zu füllende Hohlräume zeitgleich beendet wird. Ist der Füllvorgang abgeschlossen, werden alle Pumpen zeitgleich abgestellt und das Auslassende bevorzugt verschlossen .
Besonders bevorzugt umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zudem eine Steuerung bzw. Regelung der Zylinderkolben bzw. der Pumpen, welche auf Basis der Materialzusammensetzung und Eigenschaften des Schaums, wie insbesondere Dichte und Porengröße und/oder
Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit die Parameter der Zylinderkolben, also Hub und Geschwindigkeit oder die Drehzahl der Drehkolben-, Zahnrad- oder Schlauchpumpe steuert oder regelt.
Besonders bevorzugt wird die Füllmenge bzw. der Füllstand des Schaumes in den Hohlräumen erfasst und die Zylinderkolben- bzw. Pumpenparameter in Abhängigkeit davon geregelt. Die Erfassung der Füllmenge bzw. des Füllstands kann dabei bereits laufend während der Füllung erfolgen oder nach beendeter Füllung erfolgen .
Bevorzugt wird die Füllmenge bzw. der Füllstand bei Baustoffen mit mehreren Hohlräumen für jeden Hohlraum einzeln erfasst und die dem jeweiligen Hohlraum zugeordnete Kolbenzylindereinheit oder Pumpe in Abhängigkeit davon geregelt.
Sollte der Schaum nach Abfüllen im Hohlraum eine Expansion erfahren, so wird die Füllmenge, bzw. der Füllstand bevorzugt nach beendeter Expansion erfasst, sodass exakt die benötigte Menge Schaum eingebracht werden kann, was zu einer minimalen Verbrauch des Schaummaterials führt.
Besonders bevorzugt liegen die Baustoffe in Form von vorgefertigten Elementen wie Bausteinen, insbesondere Hohlziegeln vor, welche auf einem Fließband zur gegenständlichen Anlage transportiert werden.
Besonders bevorzugt ist die Fülleinheit, welche die Auslassenden der erfindungsgemäßen Anlage aufnimmt, am Arm eines Industrieroboters befestigt, wobei besonders bevorzugt die Fülleinheit während des Abfüllvorgangs mit dem Förderband mit bewegt wird, sodass die Baustoffe am Förderband mit einer konstanten Geschwindigkeit transportiert werden können. Dadurch werden Beschleunigungsvorgänge des Fließbands vermieden, was insbesondere einen geringeren Energieverbrauch zur Folge hat.
Besonders bevorzugt wird die Lage der Baustoffe am Förderband sensorisch erfasst, sodass der Roboter diese zielgenau ansteuern kann .
Die erfindungsgemäßen Anlage kann gegenüber dem Stand der
Technik besonders vorteilhaft zum Abfüllen von mineralischen
Schäumen mit einem hohen P~renanteil von zumindest 50 % insbesondere zumindest 70 % verwendet werden, da die Schaumstruktur erhalten bleibt und eine Ausdehnung des Schaums mit hohem Porenanteil durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen unproblematisch wird.
Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen veranschaulicht:
Fig. 1: zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Anlage in Ansicht von der Seite und von oben.
Fig. 2: die Fig. 2a-2d zeigen in schematischer Darstellung zwei beispielhafte erfindungsgemäße Weichenelemente in jeweils zwei unterschiedlichen Stellungen.
Fig. 3: die Fig. 3a und 3b zeigen in schematischer Darstellung ein weiteres beispielhaftes erfindungsgemäßes
Weichenelement .
Fig. 4: die Fig. 4a und 4b zeigen schematische Darstellungen von beispielhaften erfindungsgemäßen Anlagen mit Drehkolbenpumpe in Ansicht von der Seite.
Die in Fig. 1 dargestellte Anlage weist acht Kolbenzylinder 1 auf, die mit ihren offenen Enden an einem Weichenelement 2 angeschlossen sind. Das Weichenelement 2 liegt in Form einer länglichen Platte vor, welche translatorisch zwischen zwei Stellungen verschiebbar ist. In der ersten Stellung gibt das Weichenelement 2 eine Verbindung vom offenen Ende des Kolbenzylinders 1 zum Behälter 3 frei. In der zweiten Stellung gibt das Weichenelement 2 eine Verbindung vom offenen Ende des Kolbenzylinders 1 zum Füllelement 4 frei.
Jeder Kolbenzylinder ist von einem Servomotor 5 angetrieben, wobei der Hub und/oder die Hubgeschwindigkeit des
Kolbenzylinders 1 über den Servomotor 5 gesteuert bzw. geregelt wird. Im Behälter 3 ist ein Rührelement 3.1 angeordnet, welches den Schaum in Bewegung hält und diesen gleichmäßig zu den
Öffnungen im Behälter, welche über das Weichenelement 2 zu den
Kolbenzylindern 1 führen, verteilt. Besonders vorteilhaft ist das Rührelement 3.1 in Kontakt mit der Innenwand des Behälters 3, um daran anhaftendes Material zumindest einmal pro Umdrehung weg zu bewegen, um ein Aushärten des Schaummaterials an der Behälterwand zu verhindern.
Der Kolbenzylinder 1 liegt vorzugsweise nicht direkt mit seinem offenen Ende am Weichenelement 2 an, sondern über ein trichterförmiges oder Y-förmiges Zwischenstück 2.1, welches an der dem Kolbenzylinder 1 zugewandten Seite eine kreisrunde Öffnung aufweist und an der den Öffnungen 2.2 des Weichenelements 2 zugewandten Seite einen ovale Öffnung, oder zwei kreisrunde Öffnungen aufweist. An der dem Zwischenstück 2.1 gegenüberliegenden Seite des Weichenelements 2, verläuft die Behälterleitung 2.3 vom Weichenelement 2 zum Behälter 3 und die Auslassleitung 2.4 vom Weichenelement 2 zum Füllelement 4. Das Weichenelement 2 kann bevorzugt, wenn es vom Antrieb 2.5 entkoppelt wird, aus der Vorrichtung herausbewegt werden. Bevorzugt können die Kolbenzylinder 1, vorzugsweise mitsamt der Zwischenstücke 2.1 von der Behälterleitung 2.3 und der Auslassleitung 2.4 wegbewegt werden, um sowohl die Kolbenzylinder 1 als auch die Leitungen für eine gründliche Reinigung oder Wartung zugänglich zu machen. Dazu können die Kolbenzylinder 1 oder die Zwischenstücke 1.1, bzw. jene Anlagenkomponente welche diese aufnimmt, über ein
Schnellverschlusssystem, insbesondere Spannhebel, mit der die Leitungen 2.3, 2.4 aufnehmenden Anlagenkomponente verbunden sein .
Zwischen Auslassleitung 2.4 und dem Füllelement 4 befindet sich bevorzugt ein Schlauch 6, welcher eine Relativbewegung des Füllelements 4 gegenüber den zuvor beschriebenen Anlageteilen ermöglicht .
Das Füllelement 4 weist einen Träger 4.1 auf, an welchem die an den Schläuchen 6 angeschlossenen Auslassenden, die bevorzugt in Form von Füllstutzen 4.2 ausgeführt sind, in einer den Hohlräumen 7.1 des Bausteins 7 entsprechenden Anordnung fixiert sind. Die Füllstutzen 4.2 können bevorzugt vor Beginn des Füllvorgangs automatisiert in die Hohlräume 7.1 eingeführt werden und während des Füllens aus diesen herausbewegt werden. Ist der Füllvorgang beendet, werden die Füllstutzen 4.2 durch ein Verschlusselement 4.3, beispielsweise in Form eines oder mehrerer Schieber, verschlossen.
Bevorzugt kann die Anordnung der Füllstutzen 4.2 im Träger 4.1 je nach zu befüllendem Baustein 7 geändert werden. Besonders bevorzugt kann der Träger 4.1 samt Füllstutzen 4.2 getauscht werden, sodass für jede Form der von der erfindungsgemäßen Anlage zu befüllenden Bausteine 7 die entsprechende Füllstutzenanordnung verwendet werden kann. Dazu sind die Schläuche 6 vorzugsweise mit einem Schnellverschlusssystem, wie insbesondere Spannhebel, an den Füllstutzen 4.2 befestigt, um ein rasches Umrüsten zwischen den Chargen unterschiedlicher Bausteine 7 zu ermöglichen. Besonders bevorzugt entspricht die Anzahl der Kolbenzylinder 1 der Anzahl an Hohlräumen 7.1 welche der zu befüllende Baustein mit den meisten Hohlräumen 7.1 aufweist. Zur Befüllung eines Bausteins 7 mit weniger Hohlräumen 7.1 ist vorgesehen, dass zwei Kolbendosierer 1 gemeinsam in einen Hohlraum 7.1, insbesondere in jenen mit dem größten Volumen, fördern, sodass weiter Material durch alle Leitungen bewegt wird. Sollen mit der erfindungsgemäße Anlage laufend und nicht chargenweise unterschiedliche Bausteine 7 befüllt werden, so ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Umschalten von einem Befüllungsmuster auf ein anderes automatisiert erfolgt. Dazu kann das Füllelement 4 Umschaltelemente wie insbesondere 3-Wege- Ventile aufweisen, um die Verbindung eines Schlauches 6 zu unterschiedlichen Füllstutzen 4.2 zu ermöglichen. Das 3-Wege- Ventil kann auch vorteilhaft als Verschlusselement 4.3 genutzt werden, sodass einzelne Füllstutzen 4.2 auch gesperrt bleiben können, während die anderen einen Baustein 7 füllen. Beim folgenden Baustein 7 werden wieder alle Verschlusselemente 4.3 geöffnet, oder andere Verschlusselemente 4.3 gesperrt. Der der jeweils geschlossenen Leitung zugeordnete Kolbenzylinder 1 setzt für die Dauer des Füllungsvorgangs aus. Vorteilhaft daran ist, dass die Kolbenzylinder 1 nur für einen Füllvorgang still stehen, wodurch ein langes Verweilen des Schaummaterials in der Leitung unterbleibt.
Das Füllelement 4 wird von einem Roboter, vorzugsweise einem Industrieroboter 8 getragen.
Die Bausteine 7 werden bevorzugt durch das Förderband 9 relativ zur Füllanlage transportiert. Das Förderband 9 oder eine am Förderband unter dem Baustein 7 angeordnete Platte verschließt dabei die untenliegenden Öffnungen der Hohlräume 7.1. Die nicht dargestellte Platte ist notwendig, wenn der Baustein 7 (samt Platte) vom Förderband 9 genommen wird, bevor der Schaum ausreichend ausgehärtet ist, um nicht aus den Hohlräumen 7.1 zu fließen. Anstelle eines Bausteins 7 kann mit der erfindungsgemäßen Anlage ein beliebiger Hohlräume aufweisender Baustoff, bzw. ein beliebiges Hohlräume aufweisendes Bauelement gefüllt werden, beispielsweise Bauplatte, Fertigteile oder Rohrschalen .
Zudem kann die erfindungsgemäße Anlage auch vorteilhaft dazu verwendet werden um Formen oder Schalungen zu füllen, insbesondere komplexe Formen, die eine Befüllung an mehreren Punkten oder von mehreren Seite erforderlich machen, oder im Fall, dass mehrere Formen simultan befüllt werden sollen. Der mineralische Schaum bildet, falls die Form nach ausreichendem Aushärten des Schaums entfernt wird, selbst den Baustoff bzw. das Bauelement. Bevorzugt können in der Form bzw. im Hohlraum 7.1 wiederum Baustoffe, oder beliebige Elemente, wie beispielsweise Rohre, Schläuche oder Armierungen angebracht sein, welche vom mineralischen Schaum umschlossen werden und in ihrer Lage zueinander bzw. zum Hohlraum 7.1 fixiert werden.
In den Fig. 2a und 2b ist ein beispielhaftes Weichenelement 2 gezeigt, welches als länglich Platte mit zwei parallelen zueinander versetzten Reihen von Öffnung 2.2 ausgeführt ist. Durch die versetzte Anordnung der Öffnungen 2.2 ist immer nur eine Reihe von Öffnung 2.2 in deckungsgleicher Lage mit den Behälterleitungen 2.3 oder den Auslassleitungen 2.4. In der ersten Endposition wie in Fig. 2a dargestellt, verbindet das Weichenelement 2 die Zwischenstücke 1.1 bzw. die Kolbenzylinder
1 mit den Behälterleitungen 2.3 und in der zweiten Endposition wie in Fig. 2b dargestellt, verbindet das Weichenelement 2 die Zwischenstücke 1.1 bzw. die Kolbenzylinder 1 mit den Auslassleitungen 2.4. Die Lage der Öffnung eines Zwischenstücks 1.1 ist in den Fig. 2a und 2b mit punktierter Linie dargestellt.
In den Fig. 2c und 2d ist ein Weichenelement 2 mit einem anderen Lochmuster gezeigt, bei welchem vier Kolbenzylinder 1 aus dem Behälter 3 ansaugen, während die anderen vier Kolbenzylinder 1 in die Auslassleitung 2.4 fördern. Prinzipiell kann über ein geeignetes Lochmuster und entsprechender Ansteuerung der Kolbenzylinder 1 eine beliebige Schaltung erreicht werden, die Anlage kann also durch das einfache Wechseln des Weichenelements
2 flexibel angepasst werden.
In den Fig. 3a und 3b ist eine alternative Ausgestaltung des Weichenelements 2 gezeigt, bei welcher nur eine Reihe von Öffnungen 2.2 benötigt wird, die jedoch voraussetzt, dass die Öffnungen der Behälterleitungen 2.3 und der Auslassleitungen 2.4 auf einer Linie liegen und vorzugsweise denselben Durchmesser aufweisen. Wie in Fig. 3b gezeigt, kann ein 90° Bogen vom Vorratsbehälter 3 zum als translatorischen Schieber ausgebildeten Weichenelement 2 und ein weiterer 90° Bogen vom Weichenelement 2 zum Füllstutzen 2.4 vorgesehen sein.
Wie in der alternativen erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Anlage gemäß Fig. 4 veranschaulicht kann es vorteilhaft sein anstelle der Kolbenzylinder 1, Drehkolbenpumpen 10 bzw. Zahnradpumpen oder Schlauchpumpen zu verwenden. Diese Pumpen ermöglichen das kontinuierliche Fördern von Schaum, wobei die Notwendigkeit eines Weichenelements entfällt.
Wie in Fig. 4a gezeigt ist die Drehkolbenpumpe 10 mit ihrem Einlassende am Boden des Behälters 3 angeschlossen und am Auslassende der Drehkolbenpumpe 10 ist der Schlauch 6 befestigt. Pro zu füllendem Hohlraum 7.1 ist vorteilhaft zumindest eine Drehkolbenpumpe 10 vorhanden, wobei diese bei unterschiedlicher

Claims

Hohlraumgröße mit unterschiedlicher Drehzahl betrieben werden, oder unterschiedlich dimensioniert sind. Um die Förderung zu stoppen wird die Drehkolbenpumpe 10 gestoppt. Das Füllelement 4 kann wie zu Fig. 1 beschrieben ausgeführt sein und vorteilhaft über ein Verschlusselement 4.3 und/oder Umschaltelemente verfügen. Alternativ ist es natürlich möglich auch eine geringere Anzahl an Pumpen bzw. Schläuchen 6 und/oder Füllstutzen 4.2 vorzusehen, als die maximale Anzahl von Hohlräumen 7.1 die ein zu befüllender Baustein 7 aufweist. Beispielsweise kann so ein Hohlraum 7.1 nach dem anderen gefüllt werden, bzw. eine Teilgruppe von Hohlräumen 7.1 nach der anderen. Der Roboter, welcher das Füllelement 4 trägt, kann dabei beispielsweise als zumindest ein Portalroboter ausgeführt sein, welcher die Füllstutzen 4.2, gegebenenfalls unabhängig zueinander, in einer Ebene parallel zum Förderband 9 in zumindest einer Achse, vorzugsweise zwei Achsen positionieren kann . Denkbar ist jedenfalls auch eine erfindungsgemäße Füllvorrichtung ohne Industrieroboter 8, dieser könnte einerseits durch einen oder mehrere Linearantriebe ersetzt werden, anderseits ist auch eine Vorrichtung ohne ein bewegliches Füllelement 4 möglich. Bei exakter Positionierung der zu befüllenden Elemente auf dem Förderband 9 kann das Füllelement 4 auch stationär über diesem angeordnet sein. In diesem Fall werden nicht zwingend Schlauchleitungen 6 benötig. Eine solche erfindungsgemäße Anlage ist beispielhaft in Fig. 4b abgebildet. Anstelle der dargestellten Drehkolbenpumpen kann auch eine andere Pumpe, insbesondere die hierin genannten, Verwendung finden. Die Abfüllstutzen 4.2 können auch bei dieser Ausgestaltung über flexible Schläuche 6 mit den Pumpen 10 verbunden sein, um die Abfüllstutzen 4.2, unabhängig von den übrigen Bauteilen und gegebenenfalls voneinander, in die zu füllenden Öffnungen 7.1 absenken zu können. Ansprüche
1. Vorrichtung, welche zum Füllen von Hohlräumen (7.1) eines Baustoffs oder Bauelements insbesondere eines Bausteins (7) mit einem Schaummaterial, insbesondere einem Mineralschaum mit hohem Porenanteil geeignet ist, umfassend einen Behälter
(3), welcher zumindest teilweise mit dem zu verfüllenden Material gefüllt ist und mehrere Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen über Leitungen zu einem Füllelement (4) führen, welches zumindest einen Füllstutzen (4.2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jede zwischen den Öffnungen des Behälters (3) und dem Füllelement (4) verlaufende Leitung eine Pumpe in Form einer Kolben-, Drehkolben-, Zahnrad-, Sinus- oder Schlauchpumpe aufweist, wobei im Fall von Kolbenpumpen die offenen Enden der Kolbenzylinder (1) über ein gemeinsames translatorisch verschiebbares Weichenelement
(2) in zeitlich aufeinanderfolgenden Schritten entweder mit dem Behälter (3) und mit dem Füllelement (4) verbindbar sind, wobei jede Kolben-, Drehkolben-, Zahnrad-, Sinus- oder Schlauchpumpe unabhängig von den anderen ansteuerbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (4) ein Verschlusselement (4.3) aufweist, durch welches, nach beendeter Füllung zumindest eines Hohlraums (7.1), die Füllstutzen (4.2) verschließbar sind.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Leitung eine Schlauchleitung aufweist, sodass das Füllelement (4) relativ zum Behälter (3) bewegbar ist .
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (4) an einem Roboter befestigt ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dass sie eine Transportvorrichtung insbesondere ein Förderband (9) aufweist, durch welche die zu befüllenden Elemente relativ zur Vorrichtung transportierbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Weichenelement (2) zumindest eine Reihe von Öffnungen (2.2) aufweist, wobei das Weichenelement
(2) zwischen zwei Endpositionen translatorisch bewegbar ist und in der ersten Endposition über die Öffnungen (2.2) Verbindungen der Kolbenzylinder (1) mit dem Behälter (3) vorliegen und in der zweiten Endposition über die Öffnungen
(2.2) Verbindungen der Kolbenzylinder (1) mit dem Füllstutzen
(4.2) vorliegen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Weichenelement (2) zwei Reihen von Öffnungen (2.2) aufweist, wobei durch die Öffnungen (2.2) die erste Reihe die Kolbenzylinder (1) mit dem Behälter (3) verbindbar sind und über die Öffnungen (2.2) der zweiten Reihe die Kolbenzylinder (1) mit der Leitung zu den Füllstutzen (4.2) verbindbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Weichenelement (2) translatorisch aus der Vorrichtung entnommen werden kann und andere Weichenelemente (2) mit anderem Lochmuster in die Vorrichtung einsetzbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (4) einen Träger (4.1) aufweist, in welchem die Füllstutzen (4.2) in ihrer Lage entsprechend der Lage der Hohlräume (7.1) des Bauelements insbesondere Bausteins (7) fixiert oder fixierbar sind, wobei die Position der Füllstutzen (4.2) im Träger (4.1) veränderbar ist, oder der Träger (4.1) durch einen Träger (4.1) mit anderer Füllstutzenanordnung austauschbar ist und die zur Pumpe führenden Schläuche (6) mit Schnellverschlüssen an den Füllstutzen (4.2) befestigt sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllelement (4) zumindest ein Umschaltelement aufweist, vorzugsweise in Form eines Dreiwegeventils, an welchen zumindest eine von einer Pumpe kommenden Leitung, insbesondere ein Schlauch (6) und zumindest ein Füllstutzen (2) angeschlossen sind.
11. Verfahren zum Füllen von Hohlräumen (7.1) insbesondere jenen eines Baustoffs, Bauelements oder Bausteins (7) mit einem Schaummaterial, insbesondere einem Mineralschaum mit hohem Porenanteil, umfassend einen Behälter (3), welcher zumindest teilweise mit dem zu verfüllenden Material gefüllt ist und mehrere Öffnungen aufweist, wobei die Öffnungen über Leitungen zu einem Füllelement (4) führen, welches zumindest einen Füllstutzen (4.2) aufweist, wobei jede zwischen den Öffnungen des Behälters (3) und dem Füllelement (4) verlaufende Leitung eine Pumpe vorzugsweise in Form einer Kolben-, Drehkolben-, Zahnrad-, Sinus- oder Schlauchpumpe aufweist, wobei jede Pumpe unabhängig von den anderen ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl und/oder Betriebsdauer jeder einzelnen Pumpe, oder im Fall von Kolbenpumpen der Hub und/oder die Geschwindigkeit jedes Kolbenzylinders (1), in Abhängigkeit des von der jeweiligen Pumpe zu füllenden Hohlraums (7.1) gesteuert, bzw. geregelt wird .
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Pumpen derart gesteuert oder geregelt werden, dass jeder Hohlraum (7.1) unabhängig von seinem Volumen in der selben Zeit gefüllt wird, wobei die Füllstutzen (4.2) simultan nach beendeter Füllung durch ein Verschlusselement (4.3) verschlossen werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter der Pumpen aufgrund von sensorisch erfassten Werten wie Schaumdichte, Porengröße, Porenanteil, Umgebungstemperatur oder Luftdruck geregelt werden .
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllvolumen oder der Füllstand des Schaums in den Hohlräumen (7.1) messtechnisch erfasst wird und die Parameter der einzelnen Pumpen in Abhängigkeit des Füllstands gesteuert oder geregelt werden.
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